همشهری آنلاین، فرخنده رفائی: هسته زمین یکی از اسرارآمیزترین بخشهای سیاره ماست؛ محیطی با دما و فشاری چنان شدید که دسترسی مستقیم به آن برای بشر غیرممکن است. با وجود پیشرفتهای علمی، دانشمندان هنوز درباره ترکیب دقیق و رفتار مواد در اعماق زمین پرسشهای بیپاسخ زیادی دارند. اکنون پژوهشی تازه، تصویری متفاوت از این دنیای پنهان ارائه کرده است.
به گزارش ساینسالرت، نتایج این مطالعه نشان میدهد هسته داخلی زمین احتمالا میزبان نوعی «هیدروژن ابر یونی» است؛ حالتی بسیار نادر از هیدروژن که تنها در شرایطی با میلیونها برابر فشار جو و دمای چند هزار درجه شکل میگیرد. این ماده ویژگیهایی دارد که آن را از حالتهای معمول هیدروژن متمایز میکند؛ اتمهای آهن در ساختاری بلوری ثابت باقی میمانند، اما اتمهای هیدروژن مانند یک مایع در میان آنها حرکت میکنند و در عین حال توانایی هدایت جریان الکتریکی را دارند.
پژوهشگران برای بررسی رفتار این ماده، چندین مدل از آلیاژ آهن و هیدروژن را شبیهسازی کردند. نتایج نشان داد یکی از این ساختارها که با نام HCP شناخته میشود، در شرایط حاکم بر هسته داخلی زمین از پایداری بیشتری برخوردار است و احتمال حضور آن بسیار بیشتر از ساختار دیگری به نام BCC است. هرچند در دماهای بسیار بالاتر، ساختار BCC نیز میتواند پایدار شود، اما در آن شرایط احتمال ذوب شدن ماده آنقدر زیاد است که عملا فرصت تشکیل این فاز از بین میرود.
یکی دیگر از یافتههای مهم پژوهش، نحوه توزیع هیدروژن در هسته داخلی است. مدلهای رایانهای نشان میدهند غلظت هیدروژن از مرز هسته بیرونی به سمت مرکز هسته داخلی بهتدریج کاهش مییابد. این اختلاف غلظت باعث میشود هیدروژن ابر یونی بهطور مداوم به سمت مرز دو هسته حرکت کند و پس از خروج از شرایط فوقالعاده سخت هسته داخلی، دوباره به حالت مایع بازگردد و وارد هسته بیرونی شود.
بیشتر بخوانید:
- آخرین برگ زمین چه زمانی خواهد افتاد؟ | محاسبهای تازه از پایان حیات گیاهی در کره خاکی
- کشف یکی از بزرگترین ساختارهای زمینشناسی جهان در زیر یخهای جنوبگان
- شواهد تازه از نقش کهکشان راه شیری در شکلگیری قارههای زمین
به اعتقاد پژوهشگران، این جابهجایی دائمی فقط یک پدیده شیمیایی نیست. انتقال مداوم هیدروژن میتواند بخشی از نیروی شناوری شیمیایی در اعماق زمین را تأمین کند؛ فرایندی که از عوامل اصلی فعالیت «ژئودینامو» به شمار میرود. ژئودینامو همان سامانه طبیعی تولید میدان مغناطیسی زمین است؛ سپری نامرئی که سیاره را در برابر بادهای خورشیدی و ذرات پرانرژی فضا محافظت میکند و نقش مهمی در حفظ شرایط مناسب برای حیات دارد.
پژوهش همچنین نشان میدهد برخلاف تصور رایج، دما بیش از فشار در تعیین نوع و توزیع این هیدروژن نقش دارد. به گفته محققان، احتمال دارد همین سازوکار درباره عناصر سبک دیگری مانند اکسیژن و کربن نیز برقرار باشد؛ موضوعی که میتواند در آینده به توضیح بهتر تفاوتهای چگالی، ساختار و روند تکامل هسته زمین کمک کند.
اگرچه این نتایج بر پایه شبیهسازیهای رایانهای به دست آمدهاند و برای تأیید آنها به مطالعات بیشتری نیاز است، اما پژوهش جدید سرنخ مهمی درباره یکی از ناشناختهترین بخشهای سیاره ارائه میدهد؛ سرنخی که شاید در نهایت به توضیح چگونگی شکلگیری میدان مغناطیسی زمین و تحول درونی آن طی میلیاردها سال کمک کند.
نظر شما